题目
lim_(x to 0) (sqrt(1 + 2sin x) - cos x)/(x) = ( )A. 0B. 1C. 2D. (1)/(2)
$\lim_{x \to 0} \frac{\sqrt{1 + 2\sin x} - \cos x}{x} = (\quad)$
A. 0
B. 1
C. 2
D. $\frac{1}{2}$
题目解答
答案
B. 1
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算方法,特别是处理0/0型不定式的技巧,如洛必达法则、泰勒展开或分子有理化。
解题核心思路:
当直接代入$x=0$导致分子分母均为0时,需通过变形或求导简化表达式。关键点在于灵活选择方法(如洛必达法则或泰勒展开),将复杂形式转化为可计算的极限。
破题关键:
- 识别0/0型不定式,确定适用洛必达法则或展开方法。
- 分子有理化可简化表达式,或通过泰勒展开近似处理三角函数。
方法一:洛必达法则
- 验证条件:当$x \to 0$时,分子$\sqrt{1+2\sin x} - \cos x \to 0$,分母$x \to 0$,满足0/0型不定式。
- 对分子分母分别求导:
- 分子导数:
$\frac{d}{dx} \left( \sqrt{1+2\sin x} - \cos x \right) = \frac{2\cos x}{2\sqrt{1+2\sin x}} + \sin x = \frac{\cos x}{\sqrt{1+2\sin x}} + \sin x$ - 分母导数:$\frac{d}{dx} x = 1$
- 分子导数:
- 代入$x=0$:
$\frac{\cos 0}{\sqrt{1+2\cdot 0}} + \sin 0 = \frac{1}{1} + 0 = 1$
因此,极限值为$1$。
方法二:泰勒展开
- 展开分子中的三角函数:
- $\sin x \approx x - \frac{x^3}{6}$
- $\cos x \approx 1 - \frac{x^2}{2}$
- $\sqrt{1+2\sin x} \approx 1 + x - \frac{x^2}{2}$(保留到二次项)
- 计算分子:
$\sqrt{1+2\sin x} - \cos x \approx \left(1 + x - \frac{x^2}{2}\right) - \left(1 - \frac{x^2}{2}\right) = x$ - 简化分式:
$\frac{x}{x} = 1$
方法三:分子有理化
- 分子有理化:
$\frac{\sqrt{1+2\sin x} - \cos x}{x} \cdot \frac{\sqrt{1+2\sin x} + \cos x}{\sqrt{1+2\sin x} + \cos x} = \frac{(1+2\sin x) - \cos^2 x}{x \cdot (\sqrt{1+2\sin x} + \cos x)}$ - 化简分子:
$1 + 2\sin x - \cos^2 x = \sin^2 x + 2\sin x = \sin x (\sin x + 2)$ - 代入近似值:
$\frac{\sin x (\sin x + 2)}{x \cdot (\sqrt{1+2\sin x} + \cos x)} \approx \frac{x \cdot 2}{x \cdot 2} = 1$